Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное Советский патент 1993 года по МПК H02M5/14 

Изобретение относится к электрот.ехни . ке и может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания.. . Известно устройство преобразования однофазного сигнала в трехфазный, содержащее два последовательно соединенных неуправляемых фазовращателя, каждый из которых выполнен из операционного усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включены две RC-цепи, при этом . первый, второй и третий выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки соединены, соответственно, с входным выводом для подключения, однофазного источника, с выходом первого неуправляемого фазб вращатёля и выходом второго неуправляемого фазовращателя.; .

Устройство позволяет получить/в ограниченной полосе частот стабильные фа зй- вы е: сд ви й выходных колебаний, но их

а мплйтудные значения зависят Ът частоты

в 6дного сигнала, .

Наиболее близким к предложенному техническому решению по количеству сов пад аю1цй х признаков является генератор

ортогональны сигналов, содержащий трех- фазный интегратор с двумя инвертирующи Шт и одним неинвертирующим входами, .м е жду выходом и вторым инвертирующим .. входом которого включен первый аналоговый перемно житель, последовательно сое- диненные первый интегратор, сумматор и

второй аналоговый перемножитель, к выхо . д у котбр ого подключен первый инвертирующий вход трехвходбвого интегратора, последдвате льно соединенные релейный элемент, второй интегратор, третий анало- говый перемножитель, мостовой огранйчи- тель, первый и второй выходы которого : соединены с соответствующими входами ... сумматора, и три бл6ка симметрирования, первый из которых включен между выходом г и неинвертирующим входом трехвходового интегратора, второй - между выходом сумматора, и неинвертирующим входом первого интегратора, третий - между выходом третьего аналогового перемножителя и не- инвертирующим входом бторого интегратора1, причем управляющие входы первого, второго и третьего аналоговых перемножителей объединены и являются входом управления частотой генератора ортогональных сигналов, первый и второй выходные выводы которого соединены с выходами, соответственно, трехвходового интегратора и первого интегратора, к выходу которого подключен вход релейного элемента, при этом каждый блок симметриро- в ания выполнен из дифференциального ин- тегратора, пикового детектора отрицательных напряжений, пикового детектора положительных напряжений, фильтра нижних частот и двухстороннего . ограничителя напряжения,

.Устройство предназначено для получе- ния ортогональных напряжений, регулируе0 Mbixjio частоте.

Цель изобретения - расширение функ- цйональ ных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь однофазного напряжения

5 в трехфазное, содержащий операционный усилитель, между выходом и инвертирующим входом которого включен конденсатор, аналоговый перемножйтёль, между выходом которого и инвертирующим входом опе0 рационного усилителя включен резистор, а также дифференциальный интегратор и сумматор, причем вход аналогового перемножителя соединен с входным выводом для подключения однофазного источника,

5 дополнительно снабжен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, первым двухполупериодным выпрямителем, вклю0 ченным между входным выводом для подключения однофазного источника и неинвертирующим входом дифференциального интегратора, вторым двухполупериодным выпрямителем, включенным между

5 выходом операционного усилителя и инвертирующим входом дифференциального интегратора, между выходом которого и управляющим входом аналогового пере- .м ножителя включен сумматор, к второму

0 входу которого подключен дополнительно введённый источник опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз соединены, соответственно, с указанным входным выводом и с

5 выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной,

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема предлагаемого преобразовате0 ля однофазного напряжения а трехфазное; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит операцион5 ный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен конденсатор 2, аналоговый перемножитель 3, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциальный интегратор 5 и сумматор 6, причем вход аналогового перемножителя 3 соединен с входным выводом 7 для подключения однофазного источника, блок 8 преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым 9, вторым 10, третьим 11 выходными выводами для подключения трехфазной нагрузки, первый двухполупериодный выпрямитель 12, включенный между входным выводом 7 для подключения однофазного источника и неинвертирующим входом диф- ференциального интегратора 5, второй двухполупериодный выпрямитель 13, включенный между выходом операционного уси- лителя 1 и инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя 3 включен сумматор 6, к второму входу которого подклю- чен источник 14 опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока 8 преобразования фаз соединены, соответственно, с входным выводом 7 для подключения однофазного источника и с выходом операци- онного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

Операционный усилитель 1, аналоге- вый перемножитель 3, конденсатор 2 и резистор 4 образуют управляемый интегратор с передаточной функцией W(S) -1/(ту S), где Ту RC/(mEy) - управляемая постоянная времени;

К и С - сопротивление резистора 4 и емкость конденсатора 2;

m и Еу - масштабный множитель и управляющее напряжение аналогового перемножителя 3.

При подаче на вход 7 устройства напряжения et(t) UmSin йл с амплитудным значением Um и круговой частотой со 2 ж f на первом входе блока 8 преобразования фаз, а также на входе управляемого интегратора устанавливаются гармонические колебания с нулевой начальной фазой, а на в ыходе управляемого интегратора и втором входе блока 8 преобразования фаз - колебания e2(t), сдвинутые по отношению к входным на 90 эл.град. (фиг. 2,а).

Параметры управляемого интегратора выбираются таким образом, чтобы для заданного значения частоты входного сигнала f fo на его выходе, а следовательно, и на втором входе блока 8 преобразования фаз устанавливались гармонические колебания 62(t) с амплитудным значением Um, равным амплитудному значению входного сигнала

ei(t), что. обеспечивается при выполнении следующего условия:

m ЕУо 1

.

где Еу0 - управляющее напряжение на входе управляемого интегратора, обеспечивающее на частоте fo коэффициент передачи k (СУ) 1/(ftj Ту) управляемого интегратора, равный единице.

На выходе первого двухполупериодно- го выпрямителя 12 формируется пульсирующее напряжение EI (фиг. 2,6), а на выходе второго двухполупериодного выпрямителя 13 - пульсирующее напряжение Е2 (фиг. 2,в) положительной полярности.

На входах дифференциального интегратора 5 из напряжений. EI и Еа формируется разнополярное напряжение (фиг. 2, г), близкое к треугольному, причем для частоты f0 среднее значение этого напряжения будет равно нулю, следовательно, равно нулю и выходное напряжение дифференциального интегратора 5. В этом случае при коэффициентах передачи сумматора 6, равных единице, напряжение ЕУо будет равно напряжению Ео источника 14.

При увеличении (уменьшении) частоты f входного сигнала относительно номинального значения fo коэффициент передачи управляемого интегратора будет уменьшаться (увеличиваться) по отношению к номинальному значению Ко гпЕо/(2 JtfoRC), равному единице.

Уменьшение (увеличение) коэффициента передачи управляемого интегратора приведет к уменьшению (увеличению) напряжения Ег на выходе второго двухполупериодного выпрямителя 13. При этом среднее значение ЕСр разностного напряжения Ue Ei-E2 будет иметь либо положительное значение (фиг. 2,д), либо отрицательное значение (фиг. 2,е),

Корректирующее напряжение Е«, являющееся выходным напряжением дифференциального интегратора 5, при частоте f fo будет равно нулю, а при увеличении (уменьшении) частоты входного сигнала - изменяться пропорционально отклонению частоты Af от номинального значения fo, причем полярность корректирующего напряжения будет определяться знаком отклонения Af. Интегратор 5 будет отрабатывать напряжение рассогласования до тех пор, пока не восстановится прежнее значение коэффициента передачи управляемого интегратора, равного единице. При этом новому установившемуся значению управляющего напряжения Еу будет, соответствовать новое значение корректирующего

напряжения Ек. при прежнем значении опорного напряжения Ео.

Система трехфазных напряжений на выходах 9, 10 и 11 преобразователя одно- Фазного напряжения в трехфазное получается в блоке 8 преобразования фаз путем геометрического суммирования в требуемых пропорциях ортогональных синусоидальных напряжений ei(t) и ea(t)r поступающих на соответствующие входы блока 8 преобразования фаз. Поскольку амплитуды ортогональных сигналов всегда имеют одинаковые значения, на выходах 10 и 11 формируются стабильные фазовые сдвиги (±120 эл.град.) независимо от амплитуды входных колебаний при нулевой начальной фазе на выходе 9,

Технико-экономический эффект заключается в расширении функциональных возможностей путем формирования из однофазного гармонического сигнала системы трехфазных симметричных колебаний и сохранений стабильных фазЪвых сдвигов выходных колебаний при изменении част о- ты однофазного источника.

Формулаизобретения

Преобразователь однофазного напря-1 жения в трехфазное, содержащий операционный усилитель, между выходом и

инвертирующим входом которого включен

конденсатор, аналоговый перемножитель,

между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя включен резистор, .а также дифференциальный интегратор и сумматор, причем вход аналогового перемножителя соединен с входным выводом для подключения однофазного источника, отличающийся тем, что, с целью расширения .функциональных возможностей, он дополнительно снабжен блоком преобразования фаз, первый, второй и третий выходы которого образуют выходные выводы для подключения трехфазной нагрузки, первым двухполупериодным выпрямителем, включенным между входным

выводом для подключения однофазного источника и неинвертирующим входом дифференциального интегратора, вторым двухполупериодным выпрямителем, включенным между выходом операционного усилителя и инвертирующим входом дифференциального интегратора, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя включен сумматор, к второму входу которого подключен

дополнительно введенный источник опорного напряжения, при этом первый и второй входы блока преобразования фаз соединены соответственно с указанным входным выводом и с выходом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной.

Использование: изобретение может быть использовано при построении систем управления регулируемых электроприводов и инверторов, входящих в состав агрегатов гарантированного питания. Сущность изобретения: устройство содержит операцион- ный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен- конденсатор 2, аналоговый, перемножитель 3, между выходом которого и инвертирующим входом операционного усилителя 1 включен резистор 4, а также дифференциальный интегратор 5 и сумматор 6. Вход аналогового перемножителя 3 соединен с входным выводом 7 для подключения однофазного источника, выходы блока 8 преобразования фаз соединены соответственно с выходными выводами 9-11 для подключения трехфазной нагрузки. Двухполупериод- ный выпрямитель 12 включен между входным выводом 7 и неинвертирующим входом дифференциального интегратора 5. Двухполупериодный выпрямитель 13 включен между выходом операционного усилителя 1 и инвертирующим входом дифференциального интегратора 5, между выходом которого и управляющим входом аналогового перемножителя 3 включен сумматор 6, к второму входу которого подключен источник 14 опорного напряжения. Входы блока 8 преобразования фаз соеди- .нены соответственно с входным выводом 7 и выходом операционного усилителя 1, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Устройство обеспечивает стабильность фазовых сдвигов выходных колебаний при изменении частоты однофазного источника.2 ил. ы fe VJ 00 о СЬ а